软 X 射线辐照对直接坍缩黑洞形成的抑制

星系核中超大质量黑洞 (SMBHs) 的起源是天体物理学中尚未解决的主要问题之一。一种假设认为，它们是由质量 $>10^5 M_\odot$ 的黑洞生长而来，这些黑洞形成于金属和分子氢 (H_2) 浓度较低的大质量气体云的“直接坍缩”。如果前星系气体受到附近恒星形成星系发出的 H_2 光致解离远紫外 (FUV) 光的辐照，此类气体云可能在早期 ($z>10$) 宇宙中形成。在这项工作中，我们重新审视了保持 H_2 光致解离并导致直接坍缩所需的临界 FUV 通量 $J_\text{crit}$。我们要指出的是，那些假定提供直接坍缩所需非凡 FUV 通量的星系，同时也应产生大量的软 X 射线，这些射线通过增加电离度并促进 H_2 形成，从而抵消 H_2 的光致解离。考虑到这一效应，$J_\text{crit}$ 的值增加了至少 3-10 倍，具体取决于 FUV 辐射的亮温度。$J_\text{crit}$ 的这种增强将 $z>10$ 处潜在直接坍缩位点的丰度抑制了几个数量级。最近的研究——未考虑来自 FUV 源星系的软 X 射线——已经得出了较大的 $J_\text{crit}$ 值，这意味着直接坍缩的发生频率可能太低，不足以解释观测到的高红移类星体丰度。我们的结果表明，$J_\text{crit}$ 应比先前估计的更高，这对通过强 FUV 辐射的直接坍缩情景来解释高红移类星体群体提出了额外的挑战。